1J31,软磁合金剩磁控制与退磁处理

选1J31软磁合金别只看磁导率 剩磁控制不好照样出问题

做采购这行时间长了，经常有客户拿着图纸来问我，说之前用的1J31软磁合金，磁导率明明达标，装到设备上就是不对劲。我一问细节，十有八九是剩磁没控制住。今天咱们就聊聊这个事，把剩磁和退磁处理掰开揉碎了说清楚。

先说个基本概念。剩磁，说白了就是材料被磁化再撤掉外磁场之后，它自己还留着的那点磁性。你可以把它想象成一块海绵，吸饱水之后你把它拿出来，它自己还在往下滴水，那个滴答劲儿就是剩磁。软磁合金要求的是矫顽力低，矫顽力你可以理解成“把磁性赶走有多难”，越低越好，这样断电之后磁性跑得快，剩磁就小。但问题在于，1J31这种铁镍基软磁合金，它的磁性能对成分和工艺特别敏感，同样的牌号，不同炉号做出来的剩磁能差出一截。

上个月有个做精密互感器的客户来找我，说之前从别家拿的1J31，装上去之后零点漂移老是超差。我让他把两批料各切一段寄过来，我们这边帮忙做了个对比测试。用同一台直流磁特性测量装置，先测磁导率，两批都在合格范围内，数据看着都挺漂亮。然后测剩磁，一批是0.35T左右，另一批直接到了0.58T。差距一下就出来了。客户那边工程师后来跟我说，就是这零点几特斯拉的差别，导致他们互感器在断电后铁芯里残留的磁通不一样，下一次上电的时候工作点偏移，精度就保不住了。

那剩磁为什么会有这么大波动？这里头有几个关键点。第一是材质本身的纯净度。1J31里头的镍含量大概在31%左右，铁是余量，但杂质元素比如碳、硫、磷这些，哪怕差个几十个ppm，对磁畴壁的移动影响就很大。磁畴壁你可以想象成磁铁内部一个个小区域的边界，边界越容易移动，材料就越软磁，矫顽力越低，剩磁也越小。所以我们在进货的时候，光谱检测是必做的，不是只看牌号对不对，还要看杂质元素有没有超标。光谱检测说白了就是用火花打一下材料表面，看发出的光里各种元素的含量，跟验血差不多意思。

第二是热处理工艺。1J31软磁合金一般要做退火，退火就是把材料加热到一定温度保温，然后慢慢冷却，目的是消除加工应力、让晶粒长大。晶粒度这个指标，你可以理解成材料内部晶粒的大小，晶粒越粗大，磁畴壁移动的阻碍就越少，矫顽力就越低。但退火温度和时间得卡准，温度低了应力去不干净，温度高了晶粒过分长大，材料变脆，后面加工又容易裂。我们车间上个月做了一批1J31带材，退火后抽检硬度，HRC打出来普遍在28到30之间。硬度这个指标虽然不是磁性能的直接参数，但它能侧面反映退火到不到位。HRC就是洛氏硬度C标尺，用一个金刚石圆锥压头压材料表面，看压痕深度来定硬度值，数值越大越硬。那批料硬度偏高了一点，说明退火温度可能低了，应力没完全释放。后来直接挑出来重新回炉，调整了保温时间，再测硬度降到24左右，磁性能也跟着上来了。

第三是剩磁和退磁处理的关系。有些客户以为材料买回去剩磁低就万事大吉了，其实装配过程本身就会带来磁化。比如你绕线、焊接、甚至用螺丝刀拧螺丝，只要附近有磁场或者有电流通过，铁芯就可能被磁化。所以退磁处理这一步不能省。退磁说白了就是给材料施加一个反复变化、幅度逐渐减小的磁场，让磁畴壁来回摆动最后停在杂乱无章的状态，宏观上磁性就没了。有点像你把一块磁铁在桌面上来回晃，晃着晃着它吸力就弱了，原理差不多。我们给客户发货的时候，如果是用于高精度传感器的1J31，都会提醒一句，装配完最好做一次交流退磁。退磁机的磁场强度要足够覆盖材料的矫顽力，不然退不干净。

说到发货，昨天有一批1J31棒材要出库，规格是直径16mm到60mm，长度定尺2米。发货前我们做超声波探伤，就是用声波打到钢材内部，看有没有裂纹、夹杂这些缺陷，跟给钢材做B超一个道理。其中有一根直径22mm的棒子，探伤波形有异常反射，切下来一看，心部有个小裂纹。这种料要是流出去了，客户拿去做磁芯，裂纹处磁阻变大，磁性能肯定不均匀。直接挑出来没发，重新补料。

那1J31软磁合金到底怎么选才能把剩磁控制好？我给大家几个实在建议。第一，别只盯着磁导率一个指标。磁导率高的料剩磁不一定低，这两个不是一回事。要同时看矫顽力和剩磁数据。第二，问清楚供应商的热处理工艺。是真空退火还是普通气氛退火？真空退火出来的表面更干净，脱碳层薄。脱碳层就是材料表面碳元素被烧掉的那一层，太厚了磁性能会变差。第三，如果你们自己做退磁，退磁机的参数要跟材料矫顽力匹配，别拿小功率退磁机去退大块料。第四，来料抽检的时候，除了光谱，最好加一项磁性能抽测。不用每根都测，每批抽一两根，用直流磁特性测量仪跑一下磁滞回线，剩磁和矫顽力一目了然。

我们这边1J31的规格范围是直径8mm到120mm，棒材、带材、丝材都有。带材厚度从0.05mm到2.0mm，宽度可以分条。核心性能上，矫顽力控制在1.6A/m以下，剩磁根据客户要求可以做到0.3T以内。典型应用就是精密互感器铁芯、磁屏蔽罩、高灵敏度继电器衔铁这些。生产工艺是真空感应熔炼加电渣重熔，保证成分均匀，杂质气体含量低。检测方面，每批都做光谱分析、超声波探伤、硬度检测，磁性能按批抽测。

有拿不准选材的可以发个消息聊聊，把你们的使用场景和精度要求说一下，我帮你看看哪种规格和热处理状态更合适。想试样管的随时说一声，我们这边可以切小段寄过去，你们自己上机测一测，数据说话最靠谱。